ВВЕДЕНИЕ 7
1 СИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ ДАННЫХ ДЛЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ
АППАРАТОВ 9
1.1 Бортовые устройства регистрации 9
1.2 Бортовые магнитофоны 10
1.3 Прочие системы регистрации полетных данных 10
1.4 Особенности конструктивной реализации «черных ящиков» 11
2 СПУТНИКОВЫЕ НАВИГАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ 14
2.1 Спутниковые приемники 14
2.2 GPS 16
2.3 ГЛОНАСС 19
2.3 Протокол NMEA 20
3 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ПЛАТФОРМА (ЯДРО) СИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ 24
3.1 Критерии, предъявляемые к вычислительным устройствам систем
регистрации 24
3.2 Raspberry Pi 25
3.3 GPS-приемник на базе Raspberry Pi 27
4 ТИПЫ ИНТЕРФЕЙСОВ СОПРЯЖЕНИЯ С ДАТЧИКАМИ 29
4.1 I2C 29
4.2 SPI 32
4.3 UART 35
5 ТИПЫ НАКОПИТЕЛЕЙ ДАННЫХ 39
5.1 Твердотельные накопители 39
5.2 Карты памяти 41
6 ОПЕРАЦИОННАЯ СИСТЕМА КЛАССА LINUX НА ПЛАТФОРМЕ
RASPBERRY PI 46
220400.62.2016.140.00.00 ПЗ ГУ
7 ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ И ИНС+РУМЕН+АЛЬНЫЕ
СРЕДСТВА ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ПО ВСТРАИВАЕМЫХ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ПЛАТФОРМ 50
7.1 Python 50
7.2 С++ 52
7.3 C++ Boost 53
7.4 Qt 55
8 ПРОТОКОЛ FTP 58
9 АНАЛИЗ ТРЕБОВАНИЙ К ПО 65
10 ОПИСАНИЕ ПО. АЛГОРИТМЫ И ВРЕМЕННЫЕ ДИАГРАММЫ
РАБОТЫ ПО 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 89
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 90
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ЛИСТИНГ ПО РЕГИСТРАЦИИ ПОЛЕТНЫХ
ДАННЫХ БПЛА 91
Использование беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для решения различных научно-технических, народно-хозяйственных и прочих задач становится все более актуальным. В ряде задач требуется управление данными летательными аппаратами в автоматическом или автоматизированном режиме с минимальным вмешательством оператора.
Предпосылками применения БПЛА в качестве нового фотограмметрического инструмента являются недостатки двух традиционных способов получения данных ДЗЗ с помощью космических спутников (космическая съемка) и воздушных пилотируемых аппаратов (аэро фотосъемка).
Данные спутниковой съемки позволяют получить снимки с максимальным общедоступным разрешением 0,5 м, что недостаточно для крупномасштабного картирования. Кроме того, не всегда удается подобрать безоблачные снимки из архива. В случае съемки под заказ теряется оперативность получения данных.
Традиционная аэрофотосъемка, которая проводится с помощью самолетов или вертолетов требует высоких экономических затрат на обслуживание и заправку.
БПЛА целесообразно использовать для проведения регулярной съемки в целях мониторинга протяженных объектов: трубопроводы, ЛЭП, транспортные магистрали.
Таким образом, плюсами применения БПЛА являются:
1. Рентабельность.
2. Возможность съемки с небольших высот и вблизи объектов. Получение снимков высокого разрешения.
3. Оперативность получения снимков.
4. Возможность применения в зонах чрезвычайных ситуаций без риска для жизни и здоровья пилотов.
Для выполнения поставленной задачи было разработано программное обеспечение, позволяющее регистрировать показания датчиков в течение всего времени полета, управлять установленной на борту БПЛА фотокамерой с заданным темпом выполнения фотосъемки. Кроме того, бортовое ПО обеспечивает доступ наземному ПО к сохраненным данным, включая пересылку содержимого записанных файлов.
Предметом данной выпускной квалификационной работы является система регистрации полетной информации беспилотного летательного аппарата.
В ходе выполнения настоящей выпускной квалификационной работы разработано ПО системы регистрации полетной информации беспилотного летательного аппарата.
Система регистрации включает в себя: модель БПЛА массой 1 кг с установленной бортовой ЭВМ класса Raspberry Pi 2, подключенную к ЭВМ бортовую фотокамеру с разрешением 2560х1680 пикселей, модуль GPS/ГЛОНАСС-приемника NEO-7M, подключенный по интерфейсу UART, модуль инерциальных датчиков, подключенный по интерфейсу I2C. Бортовая ЭВМ оснащена проводным интерфейсом Ethernet 100 Мбит/с, используемого для передачи данных на наземную ЭВМ.
Программа позволяет регистрировать показания датчиков в течение всего времени полета, управлять установленной на борту БПЛА фотокамерой с заданным темпом выполнения фотосъемки. Кроме того, бортовое ПО обеспечивает доступ наземному ПО к сохраненным данным, включая пересылку содержимого записанных файлов.
Разработанное ПО полностью соответствует условиям ТЗ и имеет возможность расширения функционала при наращивании аппаратной части системы.
